| Modeliranje kao metoda spoznaje

Lekcija 2
§ 1.1 Modeliranje kao metoda spoznaje

Ključne riječi:

Model
modeliranje
cilj simulacije
potpuni (materijalni) model
informacioni model
formalizacija
klasifikacija informacionih modela

1.1.1. Modeli i simulacije

Osoba nastoji upoznati objekte (predmete, procese, pojave) okolnog svijeta, odnosno razumjeti kako je određeni predmet uređen, kakva je njegova struktura, osnovna svojstva, zakoni razvoja i interakcije s drugim objektima. Za rješavanje mnogih praktičnih problema važno je znati:

Kako će se karakteristike objekta mijenjati s određenim utjecajem na njega od drugih objekata ("Šta će se dogoditi ako...?");
kakav uticaj treba izvršiti na objekt da bi se njegova svojstva promijenila u skladu sa novim zahtjevima ("Kako to učiniti da...?");
koja kombinacija karakteristika objekta je najbolja u datim uslovima ("Kako to učiniti bolje?").

Jedna od metoda spoznaje objekata okolnog svijeta je modeliranje, koje se sastoji u stvaranju i istraživanju pojednostavljenih zamjena za stvarne objekte. Objekat čuvara mjesta obično se naziva model, a originalni objekt se naziva prototip ili originalni objekt. Primjeri modela prikazani su na sl. 1.1.

Rice. 1.1. Primjeri modela

Modeliranje se koristi kada je objekt koji se proučava prevelik (solarni sistem) ili premali (atom), kada se proces odvija veoma brzo (prerada goriva u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem) ili veoma sporo (geološki procesi), kada se proučavanje objekat može biti opasan za druge (atomska eksplozija), dovesti do njegovog uništenja (provjera seizmičkih svojstava višespratnice) ili kada je stvaranje stvarnog objekta veoma skupo (novo arhitektonsko rješenje) itd.

Model nije tačna kopija originalnog objekta: odražava samo dio svojih svojstava, odnosa i osobina ponašanja. Što više karakteristika objekta model odražava, to je on potpuniji. Međutim, nemoguće je u modelu odraziti sve karakteristike originalnog objekta, a najčešće nije potrebno. Karakteristike originalnog objekta, koje se moraju reproducirati u modelu, određene su svrhom modeliranja – svrhom budućeg modela. Ove karakteristike se nazivaju bitnim za ovaj model sa stanovišta cilja modeliranja.

Razmislite o tome koje će karakteristike „pozorišnog“ objekta biti bitne prilikom kreiranja njegovog modela sa stanovišta:

1) građevinsko preduzeće koje se bavi izgradnjom pozorišne zgrade;
2) reditelj koji priprema produkciju nove predstave;
3) blagajnik koji prodaje karte;
4) gledalac koji će prisustvovati predstavi.

Model je novi objekat koji odražava karakteristike predmeta, procesa ili pojave koje su bitne sa stanovišta cilja modeliranja.

Modeliranje je kognitivna metoda koja se sastoji u kreiranju i istraživanju modela.

Budući da svaki model uvijek odražava samo dio karakteristika originala, možete kreirati i koristiti različite modele istog objekta. Na primjer: lopta može reproducirati samo jedno svojstvo Zemlje - njen oblik, običan globus također odražava položaj kontinenata, a globus, koji je dio trenutnog modela Sunčevog sistema, također odražava putanju Zemlja oko Sunca.

Karakteristike originala mogu se odraziti u modelu na različite načine.

Prvo, znakovi se mogu kopirati, umnožavati. Ovaj model se naziva prirodni (materijal). Primjeri modela u punoj veličini su lutke i modeli - smanjene ili uvećane kopije koje reproduciraju izgled modeliranog objekta (globusa), njegovu strukturu (model Sunčevog sistema) ili ponašanje (radio upravljani model automobila).

Drugo, karakteristike originala mogu se opisati na jednom od jezika predstavljanja (kodiranja) informacija - dati verbalni opis, dati formulu, dijagram ili crtež, itd. Takav model se naziva informacionim. U budućnosti ćemo posebno razmatrati informacione modele.

Informacijski model je opis originalnog objekta na jednom od jezika za prezentaciju (kodiranje) informacija.

1.1.2. Faze izgradnje informacionog modela

Svaki model je napravljen da riješi neki problem... Izgradnja informacionog modela počinje analizom stanja ovog problema, izraženom prirodnim jezikom.

Kao rezultat analize stanja problema, utvrđuje se predmet modeliranja i cilj modeliranja.

Nakon definisanja ciljevi modeliranja u objektu modeliranja su istaknuti svojstva, glavne dijelove i veze između njih, suštinski sa stanovišta ovog konkretnog cilja (slika 1.2). U ovom slučaju treba jasno definisati šta se daje (šta početni podaci znati koji su podaci validni) i šta želite pronaći u problemu koji se rješava. Također se mora navesti veze između ulaza i izlaza.

Sljedeći korak u izgradnji informacionog modela je formalizacija- predstavljanje identifikovanih veza i odabranih bitnih karakteristika objekta modeliranja u nekom obliku (verbalni opis, tabela, slika, dijagram, crtež, formula, algoritam, kompjuterski program itd.).

Formalizacija je zamjena stvarnog objekta njegovim formalnim opisom, odnosno njegovim informacijskim modelom.

Rice. 1.2. Faze kreiranja informacionog modela

Primjer. Učenik 9. razreda za čas književnosti mora da nauči napamet prve tri strofe prvog poglavlja romana Aleksandra Puškina "Evgenije Onjegin", koji sadrži 42 stiha. Koliko će mu vremena trebati da izvrši ovaj zadatak ako može zapamtiti prvi red za 5 sekundi, a treba mu 2 sekunde više da zapamti svaki sljedeći red nego da zapamti prethodni red?

U ovom slučaju, predmet modeliranja je proces pamćenja pjesme od strane učenika; Svrha simulacije je da se dobije formula za izračunavanje vremena koje je učeniku potrebno da nauči pjesmu napamet.

Sa stanovišta svrhe modeliranja bitne su sljedeće informacije: vrijeme pamćenja prvog reda (5 sekundi); razlika u vremenu pamćenja za sljedeći i prethodni red (2 sekunde); broj redova za memorisanje (42 reda). Ovo su originalni podaci. Rezultat bi trebao biti vrijeme potrebno za pamćenje svih 42 reda fragmenta romana.

Kako se vrijeme pamćenja svakog retka, počevši od drugog, dobija dodavanjem konstantnog broja vremenu potrebnom za pamćenje prethodnog reda, potrebno je dodati brojeve koji čine niz: 5, 7, 9, 11, itd. Imajte na umu da je razlika između susjednih brojeva ovog niza ista.

U matematici postoji formula za izračunavanje sume takvog niza:

Ovdje je n broj linija, a 1 je prvi član niza, d je razlika između susjednih brojeva u nizu.

Ova formula je potreban informacioni model. Uz njegovu pomoć, samostalno izračunajte vrijeme potrebno da učenik zapamti pjesmu.

Informacijski modeli postoje odvojeno od objekata modeliranja i mogu se obraditi nezavisno od njih. Nakon što je izgradio informacijski model, osoba ga koristi umjesto originalnog objekta za proučavanje ovog objekta, za rješavanje problema.

Aplikacija se nalazi na https://www.google.com/intl/ru/earth/ google zemlja, koji pruža mogućnost putovanja po našoj planeti bez ustajanja iz stolice.

Ovo je trodimenzionalni model planete koji se kreće duž kojeg možete:

pregledati satelitske fotografije zemljine površine;
istražite gradove, pojedinačne zgrade i svjetski poznate znamenitosti u 3D;
istraživati ​​udaljene galaksije, sazviježđa i planete;
putovanje u prošlost itd.

1.1.3. Klasifikacija informacionih modela

Postoji mnogo opcija za klasifikaciju informacionih modela. Pogledajmo neke od njih.

Ako uzmemo za osnova klasifikacije predmetnom području, onda se mogu razlikovati fizički, ekološki, ekonomski, sociološki i drugi modeli.

U zavisnosti od faktor vremena dodijeliti dinamičan(mijenja se tokom vremena) i statički(ne menjaju se tokom vremena) modeli.

U zavisnosti od prezentacija informacija o objektu modeliranja razlikovati kultni, figurativni i mješoviti(figurativno-simbolički) tipovi informacionih modela.

Ikonični informacioni modeli izgrađeni su korištenjem različitih prirodnih i formalnih jezika (sistemi znakova). Znakovni informacioni model može biti predstavljen u obliku teksta na prirodnom jeziku ili programa na programskom jeziku, u obliku formule itd.

Figurativni informacioni modeli(crteži, fotografije itd.) su vizuelne slike objekata fiksiranih na neku vrstu nosača informacija.

Mješoviti informacioni modeli kombinuju figurativne i simboličke elemente. Primjeri mješovitih informacionih modela su geografske karte, grafikoni, dijagrami, itd. Svi ovi modeli koriste i grafičke elemente i znakove.

NAJVAŽNIJE

Model je novi objekat, koji odražava osobine proučavanog predmeta, procesa ili pojave koje su bitne sa stanovišta cilja modeliranja.

M modeliranje - metoda spoznaje, koji se sastoji u kreiranju i proučavanju modela.

Svrha modeliranja(svrha budućeg modela) određuje karakteristike originalnog objekta koje se moraju reproducirati u modelu.

Razlikovati prirodne i informacione modele... Modeli u punoj veličini su stvarni objekti koji, u smanjenom ili uvećanom obliku, reproduciraju izgled, strukturu ili ponašanje modeliranog objekta. Informacijski modeli su opisi originalnog objekta na jednom od jezika za kodiranje informacija.

Formalizacija- proces zamjene stvarnog objekta njegovim formalnim opisom, odnosno njegovim informacionim modelom.

Prema obliku prezentacije razlikuju se figurativno, ikonično i mješovito(figurativno-simbolički) informacioni modeli.

Pitanja i zadaci

1. Pročitajte materijale prezentacije za paragraf koji se nalazi u elektronskom prilogu udžbenika. Šta možete reći o oblicima prezentacije informacija u prezentaciji i u udžbeniku? Koje slajdove možete dodati svojoj prezentaciji?

2. Šta je model? Kada se koristi modeliranje?

3. Potvrdite primjerima valjanost sljedećih izjava:

a) više modela može odgovarati jednom objektu;
b) jedan model može odgovarati više objekata.

4. Navedite primjere modela punog opsega i informacija.

5. U sljedećoj listi modela navedite one koji se mogu koristiti za:

a) predstave objekata okolnog svijeta;
b) objašnjenja poznatih činjenica;
c) testiranje hipoteza i sticanje novih znanja o predmetima koji se proučavaju;
d) predviđanje;
e) menadžment.

Modeli: plan razvoja stambenog naselja; fotografije kretanja zračnih masa; red vožnje vozova; model leta aviona novog dizajna u aerotunelu; dijagram strukture ljudskih unutrašnjih organa.

6. Navedite primjer informacionog modela:

a) učenik vašeg razreda;
b) košarkaš;
c) pacijent veterinarske ambulante;
d) stanovi u stambenoj zgradi;
e) knjige u biblioteci;
f) disk sa audio snimcima muzičkih djela;
g) gradovi.

7. Opišite faze izgradnje informacionog modela. Šta je suština faze formalizacije?

8. Navedite vrste informacionih modela u zavisnosti od oblika prezentacije informacija o objektu modeliranja. Navedite primjere informacionih modela svake vrste.

9. Upoznajte se sa 3D modelima objavljenim u Jedinstvenoj kolekciji digitalnih obrazovnih resursa (http://sc.edu.ru/). Kojoj klasi modela se mogu pripisati?

U ovom radu predlažemo da se detaljno analizira tematika modeliranja u računarstvu. Ova sekcija je od velikog značaja za obuku budućih stručnjaka iz oblasti informacionih tehnologija.

Za rješavanje bilo kojeg problema (industrijskog ili naučnog) informatika koristi sljedeći lanac:

Posebnu pažnju treba obratiti na koncept "modela". Bez prisustva ove veze, rješenje problema neće biti moguće. Zašto se koristi model i šta se pod tim pojmom podrazumeva? O tome ćemo govoriti u sljedećem odjeljku.

Model

Modeliranje u kompjuterskoj nauci je kompilacija slike stvarnog predmeta koja odražava sve bitne karakteristike i svojstva. Model za rješavanje problema je neophodan, jer se on, zapravo, koristi u procesu rješavanja.

U školskom kursu informatike tema modeliranja počinje se izučavati u šestom razredu. Na samom početku djecu je potrebno upoznati sa konceptom modela. Šta je to?

• Pojednostavljena sličnost objekta;
• Smanjena kopija stvarnog objekta;
• Shema pojave ili procesa;
• Slika fenomena ili procesa;
• Opis fenomena ili procesa;
• Fizički analog objekta;
• Informativni analog;
• Objekt čuvara mjesta koji odražava svojstva stvarnog objekta i tako dalje.

Model je vrlo širok pojam, kao što je već postalo jasno iz gore navedenog. Važno je napomenuti da su svi modeli obično podijeljeni u grupe:

• materijal;
• savršeno.

Materijalni model se shvata kao objekat zasnovan na objektu iz stvarnog života. To može biti tijelo ili proces. Ova grupa se obično dijeli na još dva tipa:

• fizički;
• analogni.

Ova klasifikacija je uslovna, jer je vrlo teško povući jasnu granicu između ove dvije podvrste.

Idealan model je još teže okarakterisati. Ona je povezana sa:

• razmišljanje;
• mašta;
• percepcija.

Uključuje umjetnička djela (pozorište, slikarstvo, književnost i tako dalje).

Modeliranje ciljeva

Modeliranje u informatici je veoma važan korak jer ima mnogo ciljeva. Sada vas pozivamo da ih upoznate.

Prije svega, modeling pomaže u upoznavanju svijeta oko nas. Od pamtivijeka ljudi su stečeno znanje gomilali i prenosili potomcima. Tako se pojavio model naše planete (globusa).

U prošlim stoljećima vršilo se modeliranje nepostojećih objekata, koji su danas čvrsto ukorijenjeni u naš život (kišobran, mlin i tako dalje). U ovom trenutku, modeliranje je usmjereno na:

• identifikaciju posljedica bilo kojeg procesa (povećanje troškova putovanja ili odlaganje hemijskog otpada pod zemljom);
• osiguravanje djelotvornosti donesenih odluka.

Zadaci modeliranja

Informacijski model

Hajde sada da razgovaramo o drugoj vrsti modela koji se izučavaju u školskom kursu informatike. Računarsko modeliranje, kojim svaki budući informatičar mora savladati, uključuje proces implementacije informacionog modela korištenjem kompjuterskih alata. Ali šta je ovaj informacioni model?

To je cijela lista informacija o bilo kojem objektu. Šta ovaj model opisuje i koje korisne informacije nosi:

• svojstva modeliranog objekta;
• njegovo stanje;
• veze sa spoljnim svetom;
• odnose sa spoljnim objektima.

Šta može poslužiti kao informacioni model:

• verbalni opis;
• tekst;
• crtež;
• stol;
• shema;
• crtež;
• formula i tako dalje.

Karakteristična karakteristika informacionog modela je da se ne može dodirnuti, okusiti i tako dalje. Ne nosi materijalno oličenje, jer je predstavljen u formi informacija.

Sistematski pristup kreiranju modela

U kojem se času školskog programa izučava modeliranje? Informatika u 9. razredu učenike detaljnije upoznaje sa ovom temom. Na ovom času dijete uči o sistemskom pristupu modeliranju. Predlažemo da o tome razgovaramo malo detaljnije.

Počnimo s konceptom "sistema". To je grupa međusobno povezanih elemenata koji rade zajedno kako bi postigli određeni zadatak. Za izgradnju modela često se koristi sistematski pristup, budući da se objekat posmatra kao sistem koji funkcioniše u određenom okruženju. Ako se modelira bilo koji složeni objekat, onda se sistem obično dijeli na manje dijelove - podsisteme.

Svrha upotrebe

Sada ćemo razmotriti ciljeve modeliranja (informatika 11. razred). Ranije je rečeno da su svi modeli podijeljeni u neke tipove i klase, ali granice između njih su uvjetne. Postoji nekoliko znakova po kojima je uobičajeno klasificirati modele: svrha, područje znanja, vremenski faktor, način prezentacije.

Što se tiče ciljeva, uobičajeno je razlikovati sljedeće vrste:

• obrazovni;
• iskusan;
• imitacija;
• igranje igara;
• naučni i tehnički.

Prva vrsta uključuje nastavne materijale. Drugom, smanjene ili uvećane kopije stvarnih objekata (modela konstrukcije, krila aviona i tako dalje). omogućava vam da predvidite ishod događaja. Simulacija se često koristi u medicini i društvenom polju. Na primjer, pomaže li vam model da shvatite kako će ljudi reagirati na određenu reformu? Prije nego što se izvrši ozbiljna operacija transplantacije ljudskog organa, provedeni su brojni eksperimenti. Drugim riječima, simulacijski model rješava problem pokušajima i greškama. Model igre je vrsta ekonomske, poslovne ili vojne igre. Koristeći ovaj model, možete predvidjeti ponašanje objekta u različitim situacijama. Naučno-tehnički model se koristi za proučavanje procesa ili fenomena (uređaj koji simulira pražnjenje groma, model kretanja planeta Sunčevog sistema i tako dalje).

Oblast znanja

U kom razredu je učenik bolje upoznati sa modeliranjem? Informatika 9. razreda fokusira se na pripremu učenika za prijemne ispite na fakultetu. Budući da karte za USE i GIA sadrže pitanja o modeliranju, sada je potrebno razmotriti ovu temu što je detaljnije moguće. Dakle, kako se vrši klasifikacija po oblastima stručnosti? Na osnovu toga razlikuju se sljedeće vrste:

• biološke (na primjer, bolesti umjetno uzrokovane kod životinja, genetski poremećaji, maligne neoplazme);
• ponašanje firme, model formiranja tržišne cijene i dr.);
• istorijski (porodično stablo, modeli istorijskih događaja, model rimske vojske, itd.);
• sociološki (model ličnog interesa, ponašanje bankara pri prilagođavanju novim ekonomskim uslovima) itd.

Faktor vremena

Prema ovoj karakteristici razlikuju se dvije vrste modela:

• dinamičan;
• statički.

Već, sudeći po samom nazivu, nije teško pretpostaviti da prvi tip odražava funkcioniranje, razvoj i promjenu objekta u vremenu. Statičnost je, naprotiv, sposobna da opiše objekat u određenom trenutku. Ovaj tip se ponekad naziva strukturalnim, jer model odražava strukturu i parametre objekta, odnosno daje dio informacija o njemu.

Primjeri su:

• skup formula koje odražavaju kretanje planeta Sunčevog sistema;
• grafik promjene temperature zraka;
• video snimak erupcije vulkana i tako dalje.

Primjeri statističkog modela su:

• spisak planeta Sunčevog sistema;
• karta područja i tako dalje.

Način prezentacije

Za početak, jako je važno reći da svi modeli imaju formu i formu, uvijek su od nečega napravljeni, nekako predstavljeni ili opisani. Na osnovu toga, prihvaćeno je na ovaj način:

• materijal;
• nematerijalna.

Prvi tip uključuje materijalne kopije postojećih objekata. Možete ih dodirnuti, pomirisati i tako dalje. Oni odražavaju vanjska ili unutrašnja svojstva, radnje objekta. Čemu služe materijalni modeli? Koriste se za eksperimentalnu metodu spoznaje (empirijska metoda).

Ranije smo se bavili i nematerijalnim modelima. Koriste teorijsku metodu spoznaje. Takvi modeli se obično nazivaju idealnim ili apstraktnim. Ova kategorija je podijeljena na još nekoliko podvrsta: imaginarne modele i informativne.

Informacijski modeli pružaju listu različitih informacija o objektu. Tabele, slike, verbalni opisi, dijagrami i tako dalje mogu djelovati kao informacioni model. Zašto se ovaj model naziva nematerijalnim? Stvar je u tome što se ne može dirati, jer nema materijalno oličenje. Među informacionim modelima razlikuju se značajni i vizuelni modeli.

Imaginarni model je jedan od kreativnih procesa koji se odvija u mašti osobe, a koji prethodi stvaranju materijalnog objekta.

Koraci simulacije

Tema informatike 9. razreda "Modeliranje i formalizacija" ima veliku težinu. Obavezno je naučiti. U 9-11 razredu nastavnik je dužan da učenike upozna sa fazama izrade modela. To je ono što ćemo sada uraditi. Dakle, razlikuju se sljedeće faze modeliranja:

• smislena izjava o problemu;
• matematička formulacija problema;
• razvoj pomoću računala;
• rad modela;
• dobijanje rezultata.

Važno je napomenuti da se u proučavanju svega što nas okružuje koriste procesi modeliranja i formalizacije. Računarstvo je predmet posvećen savremenim metodama proučavanja i rješavanja bilo kakvih problema. Shodno tome, naglasak je na modelima koji se mogu implementirati pomoću računara. Posebnu pažnju u ovoj temi treba posvetiti razvoju algoritma rješenja pomoću elektronskih računara.

Odnosi između objekata

Hajdemo sada malo o odnosima između objekata. Ukupno postoje tri vrste:

• jedan prema jedan (takva veza je označena jednosmjernom strelicom u jednom ili drugom smjeru);
• jedan prema više (višestruki odnos je označen dvostrukom strelicom);
• mnogo-prema-više (ovo je označeno dvostrukom strelicom).

Važno je napomenuti da veze mogu biti uslovne i bezuslovne. Bezuslovna veza uključuje upotrebu svake instance objekta. A u kondicionalu su uključeni samo pojedinačni elementi.

1) Prva faza svakog istraživanja je formulacija problema koji je određen zadatim ciljem.

Problem je formulisan običnim jezikom. Po prirodi formulacije, svi zadaci se mogu podijeliti u dvije glavne grupe. U prvu grupu spadaju zadaci u kojima je potrebno istražiti kako će se karakteristike objekta mijenjati pod nekim utjecajem na njega, "šta će se dogoditi ako? ...". Druga grupa zadataka: kakav učinak treba izvršiti na objekt da njegovi parametri zadovolje određeni zadati uvjet, "kako to učiniti tako da? ..".

2) Druga faza je analiza objekta. Rezultat analize objekta je identifikacija njegovih konstituenata (elementarnih objekata) i utvrđivanje veza između njih.

3) Treća faza je razvoj informacionog modela objekta. Izgradnja modela mora biti povezana sa svrhom simulacije. Svaki objekat ima mnogo različitih svojstava. U procesu izgradnje modela izdvajaju se glavna, najbitnija svojstva koja odgovaraju cilju.

Sve što je gore pomenuto je formalizacija.

Formalizacija je proces isticanja i prevođenja unutrašnje strukture objekta u specifičnu informacijsku strukturu – formu.

Nakon što je izgradio informacijski model, osoba ga koristi umjesto originalnog objekta za proučavanje svojstava ovog objekta, predviđanje njegovog ponašanja itd. Prije izgradnje bilo koje složene strukture, na primjer, mosta, dizajneri prave njegove crteže, izvode proračune čvrstoće, dozvoljena opterećenja. Tako se umjesto pravim mostom bave njegovim modelnim opisom u obliku crteža, matematičkih formula.

Modeliranje bilo kojeg sistema je nemoguće bez preliminarne formalizacije. U stvari, formalizacija je prvi i vrlo važan korak u procesu modeliranja.

Izgradnja i korištenje kompjuterskih modela

U svom najopštijem obliku, proces izgradnje i korišćenja računarskih modela može se predstaviti kao niz faza:

1) Izjava o problemu

a) Opis zadatka

b) Svrha simulacije

c) Analiza objekta

2) Razvoj modela

a) Informacijski model

b) Ikonični model

c) Računarski model

3) Kompjuterski eksperiment

4) Analiza rezultata simulacije (rezultat je u skladu sa ciljem / rezultat nije u skladu sa ciljem).

Svaki put kada se rješava određeni problem, takva shema može doživjeti neke promjene: neki blok može biti uklonjen ili poboljšan. Sve faze su određene zadatkom i ciljevima simulacije.

3D modeliranje

Trodimenzionalni model je tačna geometrijska kopija objekta rekreirana na osnovu radne projektne dokumentacije.

3D grafika je stvaranje volumetrijskog modela pomoću posebnih kompjuterskih programa. Na osnovu crteža, crteža, detaljnih opisa ili bilo koje druge grafičke ili tekstualne informacije, 3D dizajner kreira trodimenzionalnu sliku. U posebnom programu, model se može posmatrati sa svih strana (gornja, donja, bočna), ugrađen u bilo koju ravan i u bilo koje okruženje.

Trodimenzionalna grafika može biti bilo koje složenosti. Možete kreirati jednostavan 3D model sa malo detalja i pojednostavljenog oblika. Ili može biti složeniji model, u kojem se proučavaju najmanji detalji, teksture, koriste se profesionalne tehnike (sjene, refleksije, prelamanje svjetlosti i tako dalje). Naravno, to ozbiljno utječe na cijenu gotovog trodimenzionalnog modela, međutim, omogućava proširenje upotrebe trodimenzionalnog modela.

Postoje mnoge prednosti 3D modeliranja u odnosu na druge metode vizualizacije. Trodimenzionalno modeliranje daje vrlo precizan model, što je moguće bliži stvarnosti. Moderni programi pomažu u postizanju visokih detalja. Ovo značajno povećava vidljivost projekta. Nije lako izraziti trodimenzionalni objekt u dvodimenzionalnoj ravni, dok 3D vizualizacija omogućava pažljivo razradu i, što je najvažnije, sagledavanje svih detalja. Ovo je prirodniji način prikazivanja.

Vrlo je lako napraviti skoro sve promjene na 3D modelu. Možete promijeniti projekat, ukloniti neke dijelove i dodati nove. Vaša mašta je praktički neograničena, a možete brzo odabrati upravo onu opciju koja vam najviše odgovara. modeliranje verbalne kompjuterske formalizacije

Međutim, 3D modeliranje nije zgodno samo za klijenta. Profesionalni programi pružaju mnoge prednosti proizvođaču. Iz trodimenzionalnog modela možete lako odabrati crtež bilo koje komponente ili strukture u cjelini. Unatoč činjenici da je stvaranje trodimenzionalnog modela prilično naporan proces, mnogo je lakše i praktičnije raditi s njim u budućnosti nego s tradicionalnim crtežima. Kao rezultat toga, vrijeme utrošeno na dizajn se značajno smanjuje, a troškovi se smanjuju.

Posebni programi omogućavaju integraciju sa bilo kojim drugim profesionalnim softverom kao što su aplikacije za inženjerske proračune, alatne mašine ili računovodstveni softver. Implementacija ovakvih rješenja u proizvodnji omogućava značajnu uštedu resursa, značajno proširuje mogućnosti poduzeća, pojednostavljuje rad i poboljšava njegov kvalitet.

Programi za 3D modeliranje:

Postoji dosta različitih programa za 3D modeliranje. Dakle, jedan od popularnih programa koji su posebno razvijeni za kreiranje trodimenzionalne grafike i dizajn interijera je program 3D Studio MAX. Omogućava vam da realno prikažete objekte različite složenosti. Osim toga, "3D Studio MAX" omogućava njihovo komponiranje, postavljanje putanja kretanja i na kraju čak i stvaranje punopravnog videa uz sudjelovanje trodimenzionalnih modela. Iako takav posao, naravno, zahtijeva ozbiljne vještine stručnjaka, kao i velike računarske resurse, prvenstveno memoriju i brzinu procesora.

Drugi program koji se široko koristi je AutoCAD. Koristi se i za trodimenzionalno modeliranje i vizualizaciju, profesionalno arhitektonsko projektovanje i stalno se dopunjuje novim mogućnostima. Sa osnovnom jezgrom "AutoCAD-a" može se integrisati veliki broj programa. Na primjer, aplikacija za vizualizaciju u područjima kao što su ventilacija, cijevi, električna energija i tako dalje. Dok dizajneri i animatori preferiraju 3D Studio MAX, AutoCAD uglavnom koriste profesionalni arhitekti za implementaciju složenih projekata.

Slika 3 - Model kancelarije, izrađen u softveru 3D Studio MAX

Opis zadatka
Svrha modeliranja
Analiza objekata
Formulacija problema
U najopštijem smislu te riječi, zadatak se podrazumijeva kao problem koji treba riješiti. U fazi postavljanja problema potrebno je odraziti tri glavne tačke: opis zadatka, definisanje ciljeva modeliranja i analiza objekta ili procesa
Opis zadatka
Po prirodi postavke, svi zadaci se mogu podijeliti u dvije glavne grupe: prva grupa- kako će se promijeniti karakteristike objekta ili procesa, uz određeni utjecaj na njega (zadaci tipa šta ako...) i druga grupa- koji učinak treba učiniti da bi se karakteristike objekta ili procesa promijenile na određene vrijednosti ( kako uraditi da...
Svrha modeliranja
Spoznaja okolnog svijeta, stvaranje objekata sa zadatim svojstvima, utvrđivanje posljedica izloženosti objektu, efikasnost upravljanja objektom ili procesom.
Analiza objekata
Rezultat analize objekta pojavljuje se u procesu identifikacije njegovih komponenti (elementarnih objekata) i veza između njih.

Razvoj modela
Informacijski model
Izbor najbitnije informacije pri kreiranju informacionog modela i njegova složenost su zbog svrhe modeliranja Izgradnja informacionog modela je početna tačka za razvoj modela.
Svi ulazni parametri objekata, istaknuti tokom analize, poređani su u opadajućem redosledu važnosti i model je pojednostavljen u skladu sa svrhom modeliranja, a faktori koji su beznačajni sa stanovišta onoga ko model definiše se odbacuju. . Ako zanemarimo bitne faktore, onda se model može pokazati pogrešnim.
Svi elementarni objekti odabrani tokom analize trebaju biti prikazani u međusobnoj vezi. U informacionom modelu prikazuju se samo nepobitni odnosi i očigledne radnje. Takav model daje primarnu ideju koja određuje dalji tok simulacije.
Ikonski model
Informacijski model se po pravilu predstavlja u jednom ili drugom simboličkom obliku, koji može biti kompjuterski ili neračunarski.
Model kompjutera
Računarski model - model implementiran pomoću softverskog okruženja Prilikom modeliranja na računaru potrebno je imati predstavu o klasama softverskih alata, njihovoj namjeni, alatima i metodama rada. Tada možete lako pretvoriti model informativnog znaka u kompjuterski model i provesti odgovarajući eksperiment.
između njih.

Kompjuterski eksperiment
Plan simulacije
Razvojem kompjuterske tehnologije pojavila se nova jedinstvena metoda istraživanja - kompjuterski eksperiment. U pomoć, a ponekad i za zamjenu eksperimentalnih uzoraka i ispitnih stolova, u mnogim slučajevima dolazile su kompjuterske studije modela. Faza izvođenja kompjuterskog eksperimenta uključuje dvije faze: izradu plana modeliranja i tehnologiju modeliranja.
Plan simulacije treba jasno odražavati redoslijed rada s modelom. Prva stavka u planu je često test dizajn, a druga je testiranje modela.
Testiranje - provjera ispravnosti modela. Test - skup početnih podataka za koji je rezultat unaprijed poznat
Nakon testiranja, kada postoji povjerenje u ispravno funkcioniranje modela, možete nastaviti direktno na tehnologiju modeliranja.
Tehnologija modeliranja - skup svrsishodnih radnji korisnika na kompjuterskom modelu.
Svaki eksperiment treba da bude popraćen razumevanjem rezultata simulacije, koji će postati osnova za analizu rezultata simulacije.

Analiza rezultata simulacije
Krajnji cilj modeliranja je donošenje odluka, koje treba razviti na osnovu sveobuhvatne analize dobijenih rezultata. Ova faza je odlučujuća - ili nastavljate istraživanje ili završavate.Ako je rezultat poznat, onda ga možete uporediti sa dobijenim rezultatom simulacije. Nalazi često dovode do dodatnih serija eksperimenata, a ponekad i do promjene modela.
Osnova za razvoj rješenja su rezultati testiranja i eksperimenata. Ako rezultati ne zadovoljavaju ciljeve simulacije, tada su napravljene greške u prethodnim koracima.

Glavne faze izgradnje modela. Formalizacija modeliranja.

P/R 6. Modeliranje i formalizacija.

Ciljevi:

Obrazovni: poznavati glavne faze izgradnje modela;

formirati koncept "formalizacije"; biti u mogućnosti

kreirajte model u skladu sa isporučenim

Razvijanje: razvoj kognitivnih interesovanja, kompjuterskih veština, samokontrole;

Obrazovni: vaspitanje informatičke kulture, pažnje, tačnosti

Plan lekcije

Organizacioni momenat Aktuelizacija znanja Proučavanje novog gradiva Refleksija Praktični rad Ishod

1. Pozdrav. Upoznavanje sa temom i planom časa. Objava ocjena za s/r (zadnji čas)

2.testiranje (2 studenta)

provjera domaćeg zadatka

Frontalni rad

1. Kako se zove pojednostavljena sličnost stvarnog predmeta?

2. Šta podrazumijevate pod materijalnim modelom objekta?

3. Navedite primjer materijalnih i informacionih modela globusa.

4. Može li isti objekat imati različite informacione modele?

5. Koja svojstva stvarnih predmeta reprodukuju lutke proizvoda u izlogu?

6. Imenujte obrasce za podnošenje modela

7. Šta je informacioni model?

3. Danas nastavljamo sa upoznavanjem sa jednom od najvažnijih tema informatike – modeliranjem.

Kako koristiti jezik algebarskih formula za izgradnju modela?

Kako pravilno izgraditi model objekta, procesa ili pojave?

Šta je kompjuterski eksperiment?

A mi ćemo početi od vas, da ćemo se upoznati sa formom u kojoj su objekti predstavljeni informacionim modelima.

Pogledajte PREZENTACIJU:

Figurativno

(vizuelne slike su fiksirane na neku vrstu nosača informacija)

Fotografije, video zapisi itd.

Ikona

(modeli su opisani na različitim jezicima)

Tekst, formula, tabela itd.

Prirodni i formalni jezici se koriste za predstavljanje informacionih modela.

Jedan od najčešćih formalnih jezika je algebarski jezik formula u matematici, koji omogućava opisivanje funkcionalnih odnosa između veličina. Modeli izgrađeni korištenjem matematičkih formula i koncepata nazivaju se matematičkim. Matematički model obično slijedi deskriptivni. U kompjuterskom modeliranju, uređivač formula se koristi za dizajniranje formula. U MS WORD aplikaciji, ovo je MicrosoftJednačina

Proces izgradnje informacionih modela koristeći formalne jezike naziva se formalizacija

Formalizacija je jedna od najvažnijih faza modeliranja.

Zadatak je neki problem koji treba riješiti.

Problem je formiran u običnom jeziku. Glavna stvar je definirati objekt modeliranja i predstaviti rezultat.

Svrha modeliranja pokazuje zašto trebate kreirati model. Primitivni ljudi proučavali su svijet oko sebe u svrhu znanja. Sakupivši dovoljno znanja, čovečanstvo je isporučilo tekstove. Cilj je kreiranje objekata sa zadatim svojstvima (ideje za kreiranje različitih mehanizama). I, konačno, osoba je počela razmišljati o tome kakve bi posljedice ovi ili oni utjecaji imali na objekt i kako donijeti ispravnu odluku. Na primjer, kako uspostaviti menadžment u školi da se nastavnici i učenici osjećaju ugodno u njenim zidovima?

Analiza objekta podrazumijeva jasnu identifikaciju modeliranog objekta i njegovih svojstava. Ovaj proces se zove analiza sistema

(opis elemenata sistema i naznaka njihovih međusobnih odnosa.)

Na primjer, sist. analiza sistema aviona:

Elementi sistema: tijelo, rep, krila itd.;

Svojstva komponenti: oblik, veličina, ...

Sve komponente su povezane na strogo definisan način.

Faza 2 - razvoj modela. Jedna od glavnih aktivnosti - prikupljanje informacija - zavisi od svrhe simulacije. Na primjer, objekt "biljka" iz ugla biologa, liječnika i studenta:

biolog će uporediti biljku s drugima, proučavati korijenski sistem itd.; lekar će pregledati apoteku. spoj;

učenik će skicirati. pogled,

izbor informacija zavisi od svrhe. Zgrada inform. Modeli su polazna tačka za razvoj modela. Kada se prikupi potrebno. podataka, utvrdili sve veze između komponenti sistema, moguće je predstaviti inf. model u kultnom obliku. Simbolički oblik može biti kompjuterski i ne-računarski. Prilikom izrade kompjuterskog modela to je neophodno. odabrati pravo softversko okruženje.

Faza 3 - kompjuterski eksperiment. Nakon što je model kreiran, potrebno je saznati njegove performanse. Za ovo vam je potrebno. provesti kompjuterski eksperiment. Prije pojave PC-a, eksperimenti su vršeni ili u laboratorijima ili na stvarnom uzorku proizvoda. Veliki utrošak novca i vremena. Često su uzorci bili uništeni - šta ako je to bio avion? Sa razvojem kompjuterske tehnologije - nova istraživačka metoda_ kompjuterski eksperiment. Zasnovan je na testiranju modela.

Testiranje je proces provjere ispravnosti konstrukcije i funkcioniranja modela.

Faza 4 - donošenje odluke. Ili završite istraživanje ili nastavite. Osnova za donošenje odluka - rezultati ispitivanja

4 ... Koji su oblici prezentacije informacionih modela

Kojim jezicima pripada matematički jezik?

Kako se zove proces izgradnje informacionih modela koristeći formalne jezike?

Navedite korake uključene u kreiranje modela

5 ... Praktičan rad

Izgraditi formalizirani informacioni model za rješavanje kvadratne jednačine. Koristite uređivač formula prilikom izvršavanja MicrosoftJednačina

6. Procijenite učinak u razredu i imenujte učenike koji su bili odlični u nastavi.